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Langfristige Nachwirkungen („legacy“) und Grenzen der Trockentoleranz von Buchen/Fichten-Beständen Teil B - Wassertransport entlang des Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuums unter letalem Trockenstress

Das „Kranzberg Forest Roof Project“ (KROOF) wird seit 2013 als Paket von drei Einzelanträgen durch die DFG gefördert. Die Expertise der beteiligten Gruppen deckt die Waldwachstumskunde, Ökophysiologie und Rhizosphärenökologie ab. Über das Weave-Programm ist die Universität Innsbruck beteiligt. In der ersten Förderperiode (KROOF 1) wurde in einem adulten Buchen/Fichten-Mischbestand in Süddeutschland ein Austrocknungsexperiment mit ca. 100 Bäumen konzipiert und die Auswirkungen mehrjähriger Sommertrockenheit auf Bäume und ihrer Ektomykorrhizen erfasst. Vergleichend wurde die Anpassung an langjährige Trockenheit an fünf Standorten entlang eines Niederschlagsgradienten untersucht. In der zweiten Förderperiode (KROOF 2) stand die Erholung der Bäume und Bestände im Zentrum. In der nun beantragten dritten Förderperiode sollen die durch Trockenheit vorbehandelten Bäume einer erneuten, potenziell letalen Trockenheit ausgesetzt werden. Damit soll geklärt werden, ob die Bestände durch die vorangegangene Trockenheit angepasst, d.h. weniger empfindlich, gegenüber dem erneuten Trockenstress sind, oder ob sie früher an die Grenzen ihrer Trockentoleranz stoßen und früher letale Schädigungen erleiden als erstmals trockengestresste Bäume. Durch die erneute Austrocknung sollen Mechanismen der Trockentoleranz und Prozesse des Absterbens der Bäume erarbeitet werden. Folgende Hypothesen stehen im Mittelpunkt: „Mixing“-Hypothese: Mischbestände profitieren von struktureller Heterogenität und asynchroner Ressourcennutzung bei Trockenheit. „Weakest link“-Hypothese: Die Anpassung an Wassermangel wird bei extremer Trockenheit durch den Zusammenbruch des schwächsten Glieds im Wassertransport entlang des Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuum außer Kraft gesetzt. „Legacy“-Hypothese: Baum-Boden-Systeme, die einer früheren, intensiven Trockenheit ausgesetzt waren, kommen besser mit erneuter Trockenheit zurecht als solche die zum ersten Mal extreme Trockenheit erleiden. Der Schwerpunkt liegt auf ökophysiologischen Untersuchungen zum Wassertransport und -verbrauch von Bäumen und Beständen, wobei auch der Wasserverlust über die Rinde einbezogen wird. Mechanismen und Vulnerabilität des Wassertransports an der Boden/Wurzel-Schnittstelle und innerhalb des Baumes werden zeitlich und räumlich detailliert untersucht, unter besonderer Berücksichtigung der Auswirkungen vorangegangener Trockenheit („Legacy“) und des Einflusses der Ressourcennutzung in Rein- und Mischbeständen.

Pflanzen- und Landnutzung der früheisenzeitlichen Kulturen in der borealen Zone an der mittleren Kama und denen Auswirkungen auf die Umwelt

Zusammen mit politischen und sozioökonomischen Ursachen sind Klima- und andere Umweltveränderungen die Auslöser kulturellen Wandels. Ein solches Zusammenspiel von Mensch und Umwelt ist besonders stark in Gebieten mit harschen Klimabedingungen. Ein außergewöhnliches Beispiel für solche Wechselwirkungen sind die Kulturen der frühen Eisenzeit in der Borealen Zone an der mittleren Kama im europäischen Vorural. Archäologen haben zwei Hypothesen entwickelt, um die Entwicklung der Früheisenzeitlichen Kulturen zu erklären: (i) günstige Bedingungen, die während des römischen Klimaoptimums im 3. Jahrhundert v. Chr. begannen, führten an der mittleren Kama zu einer raschen Entwicklung der Wirtschaft und Bevölkerungszahl und einer kulturellen Transformation von der Ananyino zur Glyadenovo-Kultur; (ii) die im 4. bis 5. Jahrhundert n. Chr. begonnene Klimaabkühlung verminderte die biologische Produktivität der Landschaft, was eine Konkurrenz um Weiden und Acherflächen auslöste. Dies führte zur Abwanderung von Teilen der Glyadenovo-Bevölkerung aus der Region und zu Transformationen hin zur Nevolino- und Lomovatovo-Kultur. Ich möchte diese Hypothesen anhand paläoökologischer Rekonstruktionen testen. Dafür plane ich die Pflanzen- und Landnutzung der früheisenzeitlichen Gesellschaften in der Region der mittleren Kama sowie ihre Auswirkungen auf Vegetation und Landschaft zu rekonstruieren. Die Forschung wird anhand von radiokarbondatierten on-site und off-site Archiven durchgeführt. Die Multi-Proxy-Analysen werden traditionelle (Palynologie, Glühverlust, Archäobotanik, Anthrakologie, Holzanatomie) und innovative Methoden (Nicht-Pollen-Palynomorphen-Analyse, Makrocharcoal-Analyse, Isotopenstudien) kombinieren. Basierend auf Pollendaten werden Landbedeckungsrekonstruktionen unter Verwendung der Modelle REVEALS, LOVE und dem Multiple Scenario Approach durchgeführt. Die Best-Modern-Analog-Technik wird zur Abschätzung der Klima- und Waldbedeckungsänderung angewendet. Die erhaltenen Daten werden in Bezug auf die Forschungshypothesen ausgewertet. Zum Ende des Projekts werden wir den zeitlichen Verlauf der Pflanzen- und Landnutzung der früheisenzeitlichen Kulturen rekonstruieren, die Wechselwirkungen zwischen Mensch und Umwelt und die Rolle des Klimawandels bei menschlichen Migrationsprozessen bewerten. Die Ergebnisse werden zu unserem Verständnis der Subsistenzwirtschaft der Früheisenzeitlichen Kulturen in der borealen Zone und ihrer Auswirkungen auf die Umwelt beitragen.

REACH Baseline Study: improvement of the satistical coverage of the Risk and Quality indicator system

Grüne Logistik - Workshops für kleine und mittlere Unternehmen

bifa wurde vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit mit der Durchführung des Projekts IPP als Instrument des betrieblichen Klimaschutzes - eine Anleitung insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) beauftragt. Im Rahmen dieses Projekts werden u. a. acht Workshops mit Vertretern der Wirtschaft durchgeführt. Der erste Workshop fand bereits im Februar 2010 unter dem Motto Grüne Logistik: Visionen - Chancen - Risiken statt. Es nahmen 13 Unternehmer aus verschiedenen Bereichen der Logistik teil. Nach kurzen Impulsvorträgen zur Integrierten Produktpolitik und Grünen Logistik wurden in drei Arbeitsgruppen Möglichkeiten der Umsetzung von grüner Logistik im eigenen Unternehmen diskutiert und Ansatzpunkte gesucht, wie durch verstärkte Kooperation und Kommunikation die umweltbezogenen Vorteile der grünen gegenüber der normalen Logistik noch weiter ausgeschöpft werden können. Das äußerst heterogene Teilnehmerfeld wurde sehr positiv bewertet. So beschreibt ein Teilnehmer: Da waren ein Unternehmer mit eigenem Fuhrpark, ein kleiner mittelständischer Spediteur, ein großer mittelständischer Spediteur und ich aus der verladenden Wirtschaft. In der abschließenden Diskussion tauchte neben zahlreichen Ansatzpunkten zur Umsetzung immer wieder eine Frage auf: Was ist Green Logistics ? Wie können wir sie messen, was umfasst sie, wer nimmt daran teil und wer bezahlt sie? . Zur Abgrenzung der grünen gegenüber der normalen Logistik müssen Standards geschaffen werden, die den Unternehmen helfen, sich noch intensiver mit Möglichkeiten der Umweltentlastung im Bereich der Logistik auseinanderzusetzen. In einem weiterführenden Workshop im April 2010 setzten sich die Teilnehmer mit diesen Fragestellungen auseinander und erarbeiteten unter dem Titel Grüne Logistik: Standards generieren und umsetzen - aber wie? Vorschläge und Handlungsempfehlungen für die Praxis. Das IPP-Projekt ist für unterschiedliche Wirtschaftszweige von großem Interesse: So wurden weitere Workshops zu Themen wie Reach , Emissionen/ CDM , Bauwirtschaft und Recycling erfolgreich durchgeführt. Methoden: Analyse und Moderation sozialer Prozesse.

High Elevation Treeline Research

If one considers the high elevation treeline as a global phenomenon, many local drivers, which dominated the debate in the past, become less significant, they become modulators of a more fundamental, common cause. Our working hypothesis is that the major driver of treeline formation is the ability to form new structures, rather than the provision of raw materials for these structures. In other words, we suggest that the treeline is a sink (growth) rather then a source (photosynthesis) driven phenomenon, with temperature representing the single most important determinant. We do not question the influence of other factors, but we consider them to represent a suite of regional peculiarities, which may affect the actual position by not more then 100 m in elevation. A detailed discussion of the treeline issue can be found in: Our activities go in several directions. They include treering studies across the treeline ecotone (see ref. below), microclimate measurements at various latitudes and an assessment of the carbohydrate supply status at the tree limit. The worldwide treeline temperature assessment nears its end by 2001, when year-round data from ca. 30 different treeline sites around the globe will be available. As a standard procedure we measure root-zone temperature at 10 cm depth in the shade of tree crowns at the treeline using Tidbit (Onset Corp.) data loggers. Currently available data from 90 % of the stations average at seasonal mean ground temperatures of ca 6.5 C, with very little site to site variation, irrespective of latitude (minimum of 5.5 C on Mexican volcanos at 4000 m and maximum at some maritime temperate zone treelines of ca 7.5 C). The seasonal mean proved to be a better predictor of treeline position than warmest month temperatures or a suite of thermal sums tested. There are regions with no suitable treeline taxa where natural treelines occure at lower elevations (higher temperatures; e.g. Hawaii). In a work on carbohydrate pools we compare treelines in Mexico, the central Alps and in N-Sweden (Abisko). We see no decline of reserves as one approaches the existential limit of trees, in fact, carbohydrate and lipid stores reach a maximum at tree limit. Thus, it seems unlikely that carbon limitation is a cause of treeline formation.

Überarbeitung der statistischen Guidance zu OECD Prüfrichtlinien (OECD Series on Testing and Assessment No. 54)

Hintergrund: Datenanforderungen der Europäischen Verordnungen für Industriechemikalien (REACH 1907/2006/EG), Pflanzenschutzmittel (1107/2009/EG), Biozide (528/2012/EG), Tierarzneimittel (2019/6/EG) und der Richtlinie für Arzneimittel (2004/28/EG und 2004/27/EG) basieren auf standardisierten ökotoxikologischen Labor- und Freilandtests., i.d.R. OECD-Prüfrichtlinien. Die Festlegung der statistischen Auswertung der Labordaten erfolgt derzeit in den einzelnen OECD-Prüfrichtlinien mit Hinweis auf die 2006 veröffentlichten Grundprinzipien der statistischen Auswertung für OECD-Prüfrichtlinien im OECD Dokument Nr. 54 'Current approaches in the statistical analysis of ecotoxicity data: a guidance to application'. Die im OECD Dokument Nr. 54 beschriebenen Methoden sind (teilweise) überholt und es fehlen geeignete Methoden für die Auswertung von nicht-normalverteilten Daten. Nicht-normalverteilte Daten kommen standardmäßig in aquatischen Mesokosmen und Freilandstudien an Bodenorganismen und Arthropoden vor, die eine zentrale Rolle in der Zulassung von Chemikalien spielen. Eine Überarbeitung des OECD Dokuments Nr. 54 ist dringend notwendig, weil es direkte Auswirkungen auf die statistische Auswertung aller OECD-Prüfrichtlinien für die Bewertung von Auswirkungen auf Nichtzielorganismen hat. Forschungsziele sind: 1. Aktualisierung von OECD Dokument Nr. 54 - Aufnahme fehlender Methoden-Prüfung und Aktualisierung enthaltener Methoden, 2. Überführung des OECD Dokument Nr. 54 in ein OECD Guidance Dokument (verbindlicher) - Ermöglichung direkter Verweise zu bestehenden OECD-Prüfrichtlinien und der Vereinheitlichung statistischer Verfahrensweisen innerhalb bestehender OECD Prüfrichtlinien sowie eine präzisierte Ableitung der abgeleiteten Endpunkte zur Verbesserung der Risikobewertung für Chemikalien.

Energy Savings 2020: How to triple the impact of energy saving policies in Europe?

Europe needs to triple the impact of its energy efficiency policies to achieve its 2020 targets set last year, according to a new study written by Ecofys and the Fraunhofer ISI. The study reveals that the potential exists to reach the 20 percent energy saving by 2020 goal cost-efficiently, cutting energy bills by € 78 billion for European consumers and businesses annually by 2020. However, current EU policy is delivering only one-third of the potential cost-effective savings measures. Increased energy savings will also warrant easier and less expensive achievement of a 20 percent share of renewables in the EU energy mix in 2020. The study was commissioned jointly by the European Climate Foundation (ECF) and the Regulatory Assistance Project (RAP).

Neuartige Schadstoffe, Umweltmonitoring - Überwachung der Gewässerverschmutzung durch Non-Target-Screening im Rheineinzugsgebiet

Das "Non-Target Screening im Rheineinzugsgebiet" ist eine Initiative, deren Ziel es ist, die Non-Target Screening (NTS) Methodik zwischen den Umweltüberwachungsbehörden im Rheineinzugsgebiet zu harmonisieren. Das Ziel dieser Harmonisierung ist es, eine hohe Vergleichbarkeit der NTS-Daten aus verschiedenen Laboren zu erreichen, um neu auftretende Schadstoffe über die Überwachungsstationen entlang des Rheins und seiner Nebenflüsse hinweg zu detektieren und zu verfolgen. Das Projekt wird von der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins koordiniert und umfasst derzeit Institutionen aus fünf europäischen Ländern. Ein Vorgängerprojekt, genannt "Rhein-Projekt NTS", lief von 2021 bis 2024 und wurde von der Europäischen Union über das LIFE-Programm finanziert. Während dieser frühen Phase wurde eine Plattform für die schnelle, automatisierte, zentralisierte Auswertung und Speicherung von NTS-Daten entwickelt. Diese Plattform wird als NTS-Tool bezeichnet und wird von der deutschen Landesbehörde IT Baden-Württemberg gehostet. Das NTS-Tool umfasst derzeit eine harmonisierte Analysemethode auf Basis der Flüssigchromatographie gekoppelt mit hochauflösender Massenspektrometrie (LC-HRMS), IT-Infrastruktur (Cloud, Terminalserver), die Software enviMass zur Auswertung von NTS-Daten, Qualitätskontrollmaßnahmen basierend auf isotopenmarkierten Standardverbindungen sowie das Datenaggregierungs- und Visualisierungstool (DAV-Tool). Das DAV-Tool ermöglicht es Laborpersonal, nach neuartigen Schadstoffen in allen beteiligten Überwachungsstationen zu suchen. Das NTS-Tool wird im Rahmen des Internationalen Warn- und Alarmplans Rhein (IWAP Rhein) für Warnzwecke genutzt, da die zentrale Datenauswertung es ermöglicht, Schadstoffe schnell zu identifizieren, sodass geeignete Maßnahmen ergriffen werden können, um die öffentliche Gesundheit und die Umwelt zu schützen. Ein weiteres Ziel des Projekts ist der Wissenstransfer über bekannte und unbekannte neuartige Schadstoffe an Expertengruppen und Trinkwasserversorger im Rheineinzugsgebiet. Die Ergebnisse, die mit dem NTS-Tool gewonnen werden, sollen zur Überwachung der im "Rhein 2040"-Programm formulierten Ziele beitragen, einschließlich des 30%-Reduktionsziels für Mikroverunreinigungen, den Zielen des "Null-Schadstoff-Aktionsplans" der EU sowie den individuellen Strategien der Staaten im Rheineinzugsgebiet. Das Rheinüberwachungsprogramm und das Programm „Rhein 2040“ stützen sich auf die NTS-Methode, um neu auftretende chemische Substanzen zu identifizieren.

Vertiefung des Verständnisses des aquatischen Methankreislaufs durch innovative isotopische Ansätze und Untersuchung der Methanoxidation

Methan (CH4) ist ein potentes Treibhausgas, das zur globalen Erwärmung beiträgt und eine wichtige Rolle in der Atmosphärenchemie spielt. Aquatische Systeme wurden kürzlich als bedeutende Quellen von CH4 identifiziert, die bis zu 50 % zu den globalen CH4-Emissionen ausmachen. Es besteht jedoch weiterhin erhebliche Unsicherheit über das Ausmaß dieser Emissionen, insbesondere über deren räumliche und zeitliche Treiber. Dies gilt besonders für CH4-Emissionen aus den aquatischen Systemen der Arktis, die bisher kaum untersucht wurden. Um das Verständnis des globalen CH4-Budgets zu verbessern, ist es daher entscheidend die Quellen von CH4 in aquatischen Systemen genau zu charakterisieren und zu klassifizieren. Aktuelle Methoden zur Klassifizierung von CH4-Quellen nutzen stabile Isotopenverhältnisse wie stabile Kohlenstoff- (delta13C) und Wasserstoff- (delta2H) Isotopenwerte von CH4 (13C vs. 2H Diagramme) sowie geochemische Bernard-Verhältnisse, welche die molaren Verhältnisse von CH4 zu Ethan und Propan gegen delta13C-CH4 Werte darstellt (Bernard-Diagramme). Beide Diagramme werden verwendet, da verschiedene CH4-Quellen durch spezifische Bereiche von delta13C- und delta2H-CH4-Werten sowie Bernard-Verhältnissen charakterisiert sind. Eine wesentliche Einschränkung ergibt sich aus der CH4-Oxidation (MOx) durch methanotrophe Bakterien, die in aquatischen Umgebungen weit verbreitet sind. Dieser Prozess verändert die CH4-Konzentrationen und stabilen Isotopenwerte sowie die Ethan- und Propankonzentrationen, wobei die Oxidation dieser Gase bezüglich der CH4-Quellenklassifizierung bisher unberücksichtigt bleibt. Dies kann zu einer erschwerten Klassifizierung von CH4-Quellen bis hin zu Fehlinterpretationen führen. Ein vielversprechender neuer Parameter, um die Klassifizierung von CH4-Quellen in dieser Hinsicht zu verbessern, ist der sogenannte Delta(2,13)-Parameter, der auf den delta13C- und delta2H-Werten von CH4 basiert, jedoch zusätzlich für die durch MOx verursachte Isotopenfraktionierung korrigiert. Derzeit beeinträchtigen jedoch die begrenzte Nutzung des Delta(2,13) Parameters sowie fehlendes Wissen über potenzielle Einflussfaktoren seine Zuverlässigkeit und erfordern eine systematische Untersuchung. Das Ziel von AMIOX ist es, das Verständnis des aquatischen CH4-Kreislaufs zu vertiefen, indem die Klassifizierung von CH4-Quellen und -Senken in gemäßigten und arktischen aquatischen Systemen verbessert wird. Dies soll durch die Einführung des neuen Delta(2,13)-Parameters in Kombination mit Bernard- und 13C vs. 2H-CH4 Diagrammen erreicht werden. Um diese Ziele zu erreichen, werde ich den Einfluss von MOx auf die Delta(2,13)-Werte und Bernard-Verhältnisse durch drei weit verbreitete methanotrophe Spezies in Laborstudien unter verschiedenen Umweltbedingungen untersuchen. Schließlich werde ich die erworbenen Erkenntnisse im Feld anwenden, um das Verständnis des CH4-Kreislaufs in Seen in gemäßigten Breiten in Deutschland und arktischen Seen in Grönland zu verbessern.

Performanzen der Wald-Governance Regionaler Regime - Eine umfassende,vergleichende Analyse

Globalisierung, Internationalisierung und eine zunehmende Anzahl grenzüberschreitender Umweltherausforderungen wie Klimawandel und Biodiversität haben politische Akteure dazu veranlasst, die Notwendigkeit einer Forstpolitik über die nationale Ebene hinausanzuerkennen. Dies spiegelt sich auch in der Forschung mit einer zunehmenden Anzahl von Studien zum internationalen Forstregime wider. Diese Arbeiten haben gezeigt, dass das internationale Regime fragmentiert ist und nur begrenzt zur effektiven Wald Governance beiträgt. Während die internationale Ebene häufig untersucht wird, wissen wir weniger über die Governance-Performanz regionaler Regime, die sich mit Forstpolitik befassen, obwohl es auf regionaler Ebene insgesamt 76 verschiedene Regime gibt, für die die Europäische Union oder Congo Basin Forest Partnership prominente Beispiele sind. Angesichts der begrenzten Wirksamkeit des internationalen Forstregimes wird die vergleichende und umfassende Untersuchung verschiedener regionaler Regime zur WaldGovernance und ihrer Unterschiede und Ähnlichkeiten in der Leistung umso wichtiger. Durch einen vergleichenden Ansatz trägt dieses Projekt dazu bei, Wissenslücken über regionale Regime zu schließen. Zu diesem Zweck werden drei Forschungsfragen zu dreiDimensionen von Leistung, Output, Outcome und Impact der Wald Governance in regionalen Regimen untersucht. Dies sind: Unterscheiden sich regionale Regime in Bezug auf Art und Umfang der von ihnen produzierten Outputs im Bereich der Wald Governance(Anzahl der Politiken, Entscheidungen, etc. die ein regionales Regime verabschiedet), und wie können beobachtete Unterschiede erklärt werden? Erzielen einige regionale Regime eine bessere Leistung in Bezug auf das Outcomes von Wald Governance (Aktivitätenbasierend auf den Outputs des regionalen Regimes) und warum? Wann erreichen regionale Regime einen hohen Impact im Bereich der Wald Governance (Problemlösung) und wie können Unterschiede in dieser Hinsicht erklärt werden?

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